ELEKTRİK DAĞITIM ŞEBEKE BAĞLANTI MODELİNİN COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMİ İLE OLUŞTURULMASI Ekrem YILDIRIM İşletme ve Bakım Yönetmeni GDZ Elektrik Dağıtım İzmir - Türkiye ekrem.yildirim@gdzelektrik.com.tr ÖZET Son yıllarda elektrik dağıtım şebekelerinin daha verimli olarak kullanılabilmesi, şebekenin gerçek zamanlı olarak izlenebilmesi ve yönetilebilmesi,kayıp-kaçak oranlarının azaltılabilmesi, kesinti süre ve sayılarının düşürülmesi amaçları ile dağıtım şebekelerinin akıllı şebeke yapısına kavuşturulması için yoğun olarak çalışmalar yürütülmekte ve yol haritaları çıkarılmaktadır. Akıllı Şebeke yapısı için günümüzde pek çok üretici tarafından IT (Coğrafi Bilgi Sistemi, Kesinti Yönetim Sistemi, Müşteri Bilgi Sistemi v.b.) ve OT (SCADA, DMS-Dağıtım Yönetim Sistemi-, Otomatik Sayaç Okuma Sistemleri, Enerji İzleme Sistemleri v.b.) sistemler geliştrilmekte ve uygulamaya sunulmaktadır. Ancak bunların pek çoğunun gerçekleştirilebilmesi için bu sistemlerin Şebeke Bağlantı Modeli ne ihtiyaçları vardır. Bu bildiride akıllı şebeke yapısı için gerekli olan Şebeke Bağlantı Modellerinin GDZ Elektrik Dağıtım bünyesinde Coğrafi Bilgi Sistemi ile nasıl gerçekleştirildiği konusunda bilgiler verilmiştir. Anahtar Kelimeler Coğrafi Bilgi Sistemleri, Elektrik Dağıtım Şebekeleri, Orta Gerilim Şebeke Bağlantı Modeli, Alçak Gerilim Şebeke Bağlantı Modeli, Akıllı Şebekeler 1. ŞEBEKE BAĞLANTI MODELİ Şebeke Bağlantı Modeli, basit anlamda, elektrik dağıtım şebekesi ekipmanları (hat, kablo, trafo, kesici, ayırıcı v.b.) birbirlerine ne şekilde ve hangi şartlarda bağlı olduklarını ve kullanıcıların dağıtım şebekesine hangi noktadan bağlı olduklarını gösteren yapıdır. EPDK nın Elektrik Dağıtımı Ve Perakende Satışına İlişkin Hizmet Kalitesi Yönetmeliği nde ise; Kullanıcıların şebekeye bağlandığı noktalar dâhil olmak üzere asgari olarak transformatörleri, fiderleri ve koruma ve anahtarlama düzenlerini kapsayan ve bunlara ilişkin gerekli bilgiler ile bunların elektriksel ilişkilerini içeren bağlantı modeli olarak tariflenmektedir. 2. COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMİ Grafik ve grafik olmayan her tür mekansal bilginin toplanması, depolanması, birbiriyle ilişkilendirilmesi, güncellenmesi, sorgulanması, analiz edilmesi ve sunulması işlemlerini bütünleşik olarak yerine getiren donanım ve yazılım bileşenlerinden oluşan bir sistemdir.
GDZ Elektrik Dağıtım, sorumluluk alanında bulunan İzmir ve Manisa illerinin yaklaşık 26.000km2 lik alanı içerisindeki yaklaşık 30.000 adet dağıtım trafosu, 23.000km OG hat, 29.000km AG hat, 1 milyondirek-saha dağıtım kutusu-pano ve 3 milyon kullanıcı lokasyon ve öznitelik bilgileri ile birlikte CBS sistemine eklenmesi için çalışmalar devam etmektedir.ayrıca elektrik dağıtım şebekesinin hemen hergün yapılan yatırımlar sonucu değişmesi, tadilata uğraması göz önünde bulundurulduğunda, sistemin güncel bir biçimde devamlılığının sağlanması da büyük önem arz etmektedir. Bu nedenle meydana gelen tüm şebeke değişiklikleri CBS sisteminde de güncellenmektedir. Şekil-1 de GDZElektrik Dağıtım, sorumluluk bölgesindeki OG dağıtım hatları, Şekil-2 de ise AG dağıtım hatları coğrafi olarak görülmektedir. Şekil-1 İzmir ve Manisa İlleri OG Dağıtım Şebekesi nin CBS üzerinde görünümü.
Şekil-2 İzmir ve Manisa İlleri AG Dağıtım Şebekesi nin CBS üzerinde görünümü. Geçtiğimiz 5-10 yıl öncesine kadar, Coğrafi Bilgi Sistemleri, coğrafi olarak oldukça dağınık bölgelerde hizmet veren elektrik dağıtım şirketleri için, şebeke envanterlerini öznitelik bilgileri ile beraber coğrafi olarak sayısal bir harita veritabanı üzerinde tutulmasına hizmet etmekteydi. Daha önce planlarda, projelerde, kağıt ortamında ya da sayısal ortamda bulunan tüm veriler sayısallaştırılarak dijital ve çok katmanlı, sorgulanabilir bir harita haline getirilmiş oldu. Böylelikle şebeke envanterinin sağlıklı olarak tutulabilmesi, kısmi planlamalarda karar-destek sağlanması gibi pek çok kolaylık sağlandı. Ancak akıllı şebeke kavramının uygulamaya geçmeye başlaması ile, CBS ortamındaki elektrik dağıtım şebeke verilerine farklı bir misyon yüklenmiştir. Günümüzde CBS, artık sadece şebeke ekipmanlarının koordinat bilgilerini tutmanın ötesinde, şebeke bağlantı modeli oluşturarak, diğer elektrik dağıtımını izleyen, yöneten, planlayan dış sistemler için Ana Veri Kaynağı haline gelmiştir. Şekil-3 de CBS nin diğer sistemler ile olan entegrasyonları ve prensip olarak veri alış-verişleri görülmektedir.
23 22 2 Varlık Bakım Yönetimi EAM 19 8 9 CBS 7 1 5 Müşteri Bilgi Sitemi 18 17 21 6 OSOS (Otomatik Sayaç Okuma Sistemi) 13 3 4 11 10 20 14 SCADA/DMS/OMS Şebeke Yönetim Sistemi / Kesinti Yönetim Sistemi 16 Şebeke Planlama Yönetimi 15 ERP Kurumsal Kaynak Planlama CRM Çağrı Merkezi 24 12 Şekil-3 CBS ve Diğer Sistemler 3. ŞEBEKE BAĞLANTI MODELİ İÇİN CBS DE NELER YAPILMALI? Şebeke bağlantı modelinin oluşturulabilmesi için tüm OG dağıtım hatlarının kesit, lokasyon, güzergah ve işletme gerilimi bilgileri ile CBS sistemine aktarılması yeterli olmamaktadır. Tüm TM, İM, DM ve dağıtım istasyonlarının da gerçeğine uygun olarak bara hücre sistemleri ve bunlara ait öznitelik bilgileri ile sayısallaştırılarak CBS ye eklenmesi gerekmektedir. Şekil-4 de 154/34.5 (50/62.5MVA) 154/10.5kV (80/100MVA + 50/62.5MVA) Kurulu gücü bulunan BORNOVA TM nin hücre yerleşim ve bağlantı yapısının CBS ortamında nasıl oluşturulduğu görülmektedir.
Şekil-4 Bornova TM nin CBS de gösterimi. Ancak gerçek şebeke koşullarında, özelliklede şehir merkezlerinde, enterkonnekte OG dağıtım şebekesinin bir ucu açık ring şeklinde olması, bazı düğüm noktalarında bir ya da daha fazla fiderin birbirleri ile ring oluşturması nedeni ile OG anahtarlama elemanlarının (kesici, ayırıcı, v.b.) da pozisyon bilgileri ile birlikte (normal işletme şartlarında AÇIK veya KAPALI) CBS de modellenmesi zorunlu olmaktadır. Şekil-5 de yine Bornova TM ndeki bazı 34.5kV hücreler, bu hücrelerin iç yapısı, baralar, ayırıcılar, kesiciler ve akım trafoları görülmektedir. Anahtarlama elemanlarının yanında Pozisyon bilgileri yer almaktadır. Görüleceği üzere Osmangazi, Çiğli-2 ve Boğaziçi - 1-2 fiderlerine ait kesici ve ayırıcı Pozisyon bilgileri 1 yani KAPALI dır. Ancak Çiğli-2 fiderine ait kesici ve ayırıcıların pozisyonlarının 0 yani AÇIK olduğu görülmektedir.
Şekil-5 OG Anahtarlama Elemanlarının CBS de gösterimi. 4. OG ŞEBEKE BAĞLANTI MODELİ OG TOPOLOJİ Tüm OG dağıtım hatlarının, tüm istasyonların ve tüm anahtarlama elemanlarının CBS de modellenmesinin ardından CBS ortamında fiderlere sanal ortamda enerji vermek sureti ile OG topoloji kurularak OG Şebeke Bağlantı Modeli gerçekleştirilir. Örnek olarak, Bornova TM den çıkan 10.5kV Çınarlı Fideri nin tek hat şeması Şekil-6 da verilmiştir. Bu tek hat şemasına göre söz konusu fider, K-68 nolu istasyonda ve K-205 nolu istasyonda Boğaziçi İM den gelen 10.5kV Halkapınar fideri ile ring yapmaktadır. Normal işletme koşullarında AÇIK pozisyonundaki ayırıcı ve kesiciler tek hat şemasında görülmektedir.
Çınarlı ve Halkapınar fiderlerine enerji verilmesi (Şekil-7) ile fiderlerin beslediği bölgelerin görünümü Şekil-8 deki gibi görünmektedir. Şekil-6 Bornova TM Çınarlı Fideri Tek Hat Şeması
Şekil-7 CBS üzerinde fiderlere sanal ortamda enerji verilmesi Şekil-8 Çınarlı ve Halkapınar Fiderleri Coğrafi Besleme Bölgeleri
Şekil-6 daki tek hat şemasına göre, iki fiderin birbirleri ile ring yaptıkları K-68 ve K-205 nolu istasyonlara, Şebeke Bağlantı Modeli oluşturulduktan sonra CBS üzerinde bakılacak olur ise (Şekil- 9), her 2 istasyonda da, şebeke bağlantı modelinin gerçeklendiği ve ağ topolojisi gereği fiderlerin gerçeğe uygun olarak modellendiği görülmektedir. Şekil -9 K-68 ve K-205 istasyonlarının topoloji kurulduktan sonraki görünümleri
5- OG ŞEBEKE BAĞLANTI MODELİ RAPORLAMA OG Şebeke bağlantı modellinin sağlanması ile, herhangi bir istasyonun tamamının (TM, İM, DM,..v.b.) ya da sadece bir fiderin kaç adet dağıtım trafosu beslediği, bunların güç bilgileri ile ilgili raporlamalar yapmak mümkündür. Özet olarak şebeke bağlantı modeline göre herhangi bir fiderde enerji kesildiği zaman hangi noktaların bu kesintiden etkilendiğini de bulunmuş olacaktır. Yukarıdaki örnekteki Bornova TM den çıkan Çınarlı fideri nin beslediği bölgelere ait raporun bir görseli Şekil- 10 da verilmiştir. Buna göre söz konusu fiderin, kurulu gücü toplamı 11.940kVA olan toplam 20 adet dağıtım trafosunu beslediği görülmektedir. Ayrıca rapor ekranının sağ sekmesinde de her bir dağıtım trafosundaki kullanıcıların bilgileri ve toplam sayıları yer almaktadır. Başka bir deyişle, Çınarlı fiderinde kesinti olduğu zaman, K-4163 nolu dağıtım trafosunda da kesinti olacak ve bu trafodan enerji alan 212 kullanıcı da bu kesintiden etkilenecektir. 6- AG ŞEBEKE BAĞLANTI MODELİ Şekil-10 OG topoloji Rapor Örneği OG Şebeke bağlantı modeli kadar karmaşık ve yoğun veri modellemesi gerektirmemektedir. AG şebeke bağlantı modelinin sağlıklı olarak oluşturulabilmesi için AG dağıtım fiderleri (çıkışları-kolları) ile bu hatlara bağlı olan AG kullanıcıların lokasyonları ile birlikte
sayısallaştırılması ve CBS üzerinde doğru bir şekilde modellenmesi gerekmektedir. (Şekil-11 ve Şekil-12) Şekil-11 AG Dağıtım Şebekesinin CBS de gösterimi Şekil-12 AG Dağıtım Şebekesinin Ortofoto üzerinde görünümü. AG Şebeke Bağlantı Modeli gereksinimleri için doğru biçimde CBS ortamına veri girişlerinden sonra, örnek olarak K-1407 nolu dağıtım trafosunun
AG çıkışlarına sanal ortamda enerji verildiğinde söz konusu dağıtım trafonun enerji bölgesi Şekil-13 de gösterilmiştir. Böylece söz konusu dağıtım trafosuna ait AG dağıtım hatları ile ilgili istatistiksel bilgi alınabileceği gibi, bu dağıtım trafosundan hangi kullanıcıların enerji aldığı da bilinmiş olmaktadır. (Şekil-14) Şekil-13 K-1407 nolu dağıtım trafosunun AG besleme bölgesi Şekil-14 K-1407 nolu dağıtım trafosundan beslenen AG kullanıcılar.
7- DIŞ SİSTEMLER VE ENTEGRASYON 2. Bölümde belirtildiği üzere, günümüzde elektrik dağıtımında kullanılan CBS sistemleri sadece varlıkların konum ve özniteliklerini tutmanın ötesinde dağıtım sisteminde planlama, operasyon, uzaktan izleme ve mühendislik hesapları için kullanılan diğer dış sistemler için de ana veri kaynağı olmuştur. CBS sisteminde üretilen dağıtım şebeke verileri ve bağlantı topolojisinin dış sistemlere farklı veri formatları ile (shp, tab, csv, dxf v.b.) aktarılması mümkündür. Şekil-15 'demanisa İli ne ait CBS sistemindeki OG şebeke verilerinin ve bağlantı modelinin DigSilent Power Factory Şebeke Planlama Yazılımına aktarılması sonucunda TM besleme bölgesi bazında oluşan şebeke yapısı görülmektedir.böylece dağıtım şebekesi ile ilgili kısa ve uzun vadeli planlamaların, güvenilirlik analizlerinin, mühendislik hesaplamalarının yapılabileceği yazılımları için veri sağlanmış olmaktadır. Şekil-15 CBS verilerinin DigSilent Power Factory Şebeke Planlama Yazılımı na aktarılması Şekil-16 da ise İzmir İli Bornova İlçesinde bulunan 154/34.5-154/10.5kV BORNOVA TM ile 154/34.5-154/10.5kV ÜNİVERSİTE TM nin Coğrafi Bilgi Sistemi Üzerindeki OG Şebeke Bağlantı Modeline göre OG enerji bölgesi tematik olarak gösterilmiştir. Söz konusu 2 TM nin OG Şebeke Bağlantı Modelinin Siemens Spectrum 7.0 Scada/DMS yazılımına aktarılmasından sonra ki durumu ise Şekil-17 de gösterilmektedir.
Şekil-16 Üniversite ve Bornova TM lerinin OG enerji bölgelerinin CBS üzerinde tematik gösterimi. Şekil-17 Üniversite ve Bornova TM lerinin OG enerji bölgelerinin SCADA/DMS/OMS sisteminde modellenmesi ve görünümü.
8- SONUÇLAR 1912 yılından itibaren kurulumuna İzmir ilinde başlanan bir asırdan fazla geçmişi bulunan elektrik dağıtım şebekesi kuşkusuz en büyük ve en karmaşık alt yapı tesisleri haline gelmiştir. Oldukça dağınık bir coğrafyadaki tesislerin de efektif ve bilime uygun biçimde yönetilebilmeleri için öncelikle harita tabanlı sayısal bir veri tabanına yani CBS nin yapılandırılması gerektiği kaçınılmazdır. Elektrik dağıtım şirketlerinin tüm teknolojik projelerinin temelinde sağlıklı bir sayısal şebeke verisinin bulunması gerektiği aşikardır. Gereken bu verinin de kaynağı CBS olmaktadır. Dağıtım şebekesinin sürekli genişleyen, tadilata uğrayan ve canlı bir sistem olması nedeni ile de değişikliklerin CBS ye yansıtılması da ayrıca önem arz etmektedir. Akıllı Şebeke yapısının oluşturulabilmesi için temelde doğru bir şebeke bağlantı modeli ve doğru bir CBS sistemi olması gerekmektedir. KAYNAKLAR [1] GDZ Elektrik Dağıtım A.Ş. Coğrafi Bilgi Sistemi Yazılımı (EDABİS) [2] GDZ Elektrik Dağıtım A.Ş. Master PlanProjesi [3] GDZ Elektrik Dağıtım A.Ş. SCADA/DMS/OMS Projesi [3] EPDK-Elektrik Dağıtımı Ve Perakende Satışına İlişkin Hizmet Kalitesi Yönetmeliği [4] Başarsoft Bilgi Teknolojileri A.Ş. www.basarsoft.com.tr [5] Mapinfo Pro Pitney Bowes Software Inc.www.pb.com